2021年高中生物第一单元生物技术与生物工程中图版选修

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1、1 微专题突破微专题突破 基因工程的操作工具与操作步骤总结基因工程的操作工具与操作步骤总结 1(2021 年学科教研组精选汇编)基因工程是分子水平上的生物工程，其原理是基因重 组。 2基因工程的基本工具是限制性内切酶、DNA 连接酶和运载体，其中前两种工具是蛋 白类的酶。 3 基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤 ： 目的基因的获取、 基因表达载体的构建、 将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。其中，目的基因的获取中构建基因文库 实际上涉及基因工程的全过程。cDNA 文库只是部分基因文库的一种，cDNA 文库中的目的基 因通过反转录法人工合成，无启动子和内含子。PCR 技术中解旋不用

2、解旋酶。构建基因表达 载体时，一般用同种限制性内切酶剪切目的基因和载体，再用 DNA 连接酶连接。目的基因的 检测与鉴定中有分子水平检测和个体水平鉴定， 其中检测目的基因是否导入受体细胞、 是否 转录出 mRNA、是否翻译成蛋白质都属于分子水平检测。 1(2021 年学科教研组精选汇编)据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是() A限制性内切酶可以切断 a 处 BDNA 聚合酶可以连接 a 处 C解旋酶可以使 b 处解开 DDNA 连接酶可以连接 c 处 【解析】限制性内切酶切割 DNA 分子时破坏的是 DNA 链中的磷酸二酯键，如图 a 处。 DNA 聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的

3、 3末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因 此，DNA 聚合酶可以连接 a 处。解旋酶解开碱基对之间的氢键，即使 b 处解开。DNA 连接酶 连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如 a 处，而图示的 c 处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。 【答案】D 2利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目 的基因完成了在受体细胞中表达的是() A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA 2 C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素 DNA 序列 D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 【解析】目的基因的表达是指在受体

4、细胞中产生了目的基因所控制合成的蛋白质。 在 受体细胞中检测到目的基因或其转录产物 RNA，并不能表明目的基因已经成功表达。 【答案】D 3目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和 检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是() 检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录出 mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 AB CD 【解析】目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基 因，方法是用 DNA 探针，使 DNA 探针与基因组 DNA 杂交；检测目的基因是否转录出 mRNA， 方法是用基因探针与

5、mRNA 杂交；最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是进行抗原 抗体杂交。 【答案】C 4科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是 () 该技术将导致定向变异DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来 蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料受精卵是理想的受体 AB CD 【解析】基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞， 从而定向改造生物的 性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交不亲和的障碍。在基因工程 操作程序中， 所用的 DNA 连接酶连接的不是目的基因与载体黏性末端的碱基对， 而是目的基 因与载体的 DNA 两条链

6、的骨架，即核苷酸与磷酸的连接，也就是说，DNA 连接酶只能催化断 开的 DNA 双链重新形成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的 mRNA 中核苷酸 序列，进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。转 基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂， 遗传物质都与受精卵完 全相同， 而受精卵体积较大， 操作较容易， 也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因。 【答案】B 5已知 SARS 是由一种 RNA 病毒感染所引起的疾病。SARS 病毒表面的 S 蛋白是主要的 病毒抗原，在 SARS 病人康复后，其血清中有抗 S 蛋白的特异性抗体。某

7、研究小组为了研制 3 预防 SARS 病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图所示： (1)实验步骤所代表的反应过程是_。 (2)步骤构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性内切酶和_酶， 后者的作用是将限制性内切酶切割的_和_连接起来。 (3)如果省略步骤而将大量扩增的 S 基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到 表达的 S 蛋白，其原因是 S 基因在大肠杆菌中不能_，也不能_。 (4)为了检验步骤所表达的 S 蛋白是否与病毒 S 蛋白有相同的免疫反应特性，可用 _与_进行抗原抗体特异性反应实验，从而得出结论。 (5)步骤和的结果相比，原核细胞表达的 S 蛋白与真核

8、细胞表达的 S 蛋白的氨基酸 序列_(填“相同”或“不相同”)，根据的原理是_。 【解析】(1)以 RNA 为模板合成 DNA 的过程， 称之为逆转录。 (2)利用同一种限制性内 切酶将目的基因和载体切割出相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶将目的基因(S 基因)和载体 进行缝合，合成重组 DNA。(3)直接将 S 基因导入受体细胞，S 基因在宿主细胞内不能复制， 也不能表达，所以基因工程中一定要用载体。(4)一种抗原只能和一种抗体发生特异性的结 合， 所以用大肠杆菌中表达的 S 蛋白与 SARS 康复病人血清(含有抗体)进行特异性反应实验， 来进行检测基因工程表达的 S 蛋白和病毒 S 蛋白

9、是否相同。(5)在研制疫苗过程中，和 中所用的目的基因即 S 基因是相同的，转录的 mRNA 是相同的，翻译合成的蛋白质的氨基酸 序列也相同。该题以研制 SARS 病毒疫苗的过程为素材，考查基因工程的过程。 【答案】(1)逆转录(2)DNA 连接载体S 基因(3)复制合成 S 基因的 mRNA (4)大肠杆菌中表达的 S 蛋白SARS 康复病人血清(5)相同表达蛋白质所用的基因相同 6酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的 LTP1 基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生 LTP1 蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。 基本的操作过程如下： 4 (1)该技术定向改

10、变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于_。 (2)从大麦细胞中可直接分离获得 LTP1 基因， 还可采用_方法获得目的基因。 本 操作中为了将 LTP1 基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是_。 (3)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有 C 进入 的酵母菌在选择培养基上的生长情况是_。 (4)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测 LTP1 基因在啤酒酵母菌中的表达？ _ _。 【解析】(1)基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基 因的重新组合。题目中将大麦的 LTP1 基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。(2)获得 目的基因有

11、两条途径 ： 一是用“鸟枪法”直接分离获得目的基因，一种是用人工合成的方法 获得目的基因。基因工程中常用的载体是质粒。(3)重组质粒中含有抗青霉素基因，如果成 功导入受体细胞， 有 C 进入的酵母菌在有青霉素的培养基上能存活， 但不能在含有四环素的 培养基上存活。(4)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相 应的蛋白质进行确定。 【答案】(1)基因重组(2)人工合成质粒(3)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能 在含有四环素的培养基上存活(4)检验转基因啤酒酵母菌能否产生 LTP1 蛋白励志名 言 励志名 言 学习不一定成功，不学习一定不能成功。期末考，加油！ 生命之中

12、最快乐的是拼搏， 而非成功， 生命之中最痛苦的是懒散， 而非失败。 你要逼自己优秀，然后骄傲的生活，余生还长，何必慌张，以后 的你，会为自己所做的努力，而感到庆幸，别在最好的年纪选择 学习不一定成功，不学习一定不能成功。期末考，加油！ 生命之中最快乐的是拼搏， 而非成功， 生命之中最痛苦的是懒散， 而非失败。 你要逼自己优秀，然后骄傲的生活，余生还长，何必慌张，以后 的你，会为自己所做的努力，而感到庆幸，别在最好的年纪选择 5 了安逸。期末考，加油！ 吃别人吃不了的苦， 忍别人受不了地气， 付出比别人更多的努力， 才会享受的比别人更多。 自强不息怀壮志以长行，厚德载物携梦想而抚凌。 了安逸。期末考，加油！ 吃别人吃不了的苦， 忍别人受不了地气， 付出比别人更多的努力， 才会享受的比别人更多。 自强不息怀壮志以长行，厚德载物携梦想而抚凌。